Desarrollo de un software de medida automatizada “bead pull” de cavidades RFQ para aceleradores de partículas

Abstract

RESUMEN: Este Trabajo Fin de Máster, ha sido realizado en colaboración con el Consorcio ESS Bilbao. Consta de dos trabajos distintos y se ha realizado en conjunto con mi compañera Edurne Monteoliva de la Pedraja. En esta memoria en concreto, se recoge el desarrollo de un software de medida automatizada “bead pull” de cavidades RFQ para aceleradores de partículas. Este software ha sido diseñado con el lenguaje de programación Python. Este trabajo se lleva a cabo debido a la importancia que tiene el obtener el perfil del campo acelerante en los RFQ de los aceleradores de partículas, de tal manera que se optimice la aceleración, el guiado y la focalización de las partículas. Para ello, se ha elaborado esta interfaz gráfica de usuario, la cual permite obtener la diferencia de fase que existe entre la cavidad sin perturbar en comparación con la fase que se obtiene al hacer pasar una perla (dieléctrica o metálica) por la cavidad. Una vez que se han realizado las medidas por cada uno de los cuadrantes del RFQ, se procesan los resultados con un algoritmo de alineamiento para que todas las medidas partan del mismo punto de referencia. Una vez que se tiene este resultado y debido a que la diferencia de fase es proporcional al cuadrado del campo, se obtiene una medida relativa del campo del modo quadrupolar, que es el objetivo final del trabajo. A partir de este resultado, será otro algoritmo desarrollado por ESS Bilbao el encargado de llevar a cabo la optimización del campo acelerante en el RFQ.

ABSTRACT: This Master's Thesis has been carried out in collaboration with the ESS Bilbao Consortium. It consists of two different works and has been done in conjunction with my partner Edurne Monteoliva de la Pedraja. In this specific report, the development of a software for automated bead pull measurement of RFQ cavities for particle accelerators is collected. This software has been designed with the Python programming language. This work is carried out due to the importance of obtaining the profile of the accelerating field in the RFQs of particle accelerators, in such a way as to optimize both the acceleration, guidance and focusing of the particles. To do this, a graphical user interface has been developed, which makes it possible to obtain the phase difference that exists between the cavity without perturbation compared to the phase obtained by passing a dielectric or metallic bead through the cavity. Once the measurements have been performed for each of the quadrants of the RFQ, the results are processed with an alignment algorithm so that all the measurements start from the same reference point. Once this result is obtained and because the phase difference is proportional to the square of the field, an estimate of the quadrupole mode field profile is obtained, which is the final objective of this work. Thanks to this quadrupole mode profile, another algorithm developed by ESS Bilbao will guide the user to carry out the optimization of the accelerating field in the RFQ.